2026上海春季高考物理考試總復(fù)習(xí):專(zhuān)題18 電勢(shì)能及帶電粒子的偏轉(zhuǎn)(知識(shí)梳理+考點(diǎn)精講)(解析版)_第1頁(yè)
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=page11專(zhuān)題18電勢(shì)能及帶電粒子的偏轉(zhuǎn)(解析版)1、進(jìn)一步強(qiáng)化對(duì)靜電場(chǎng)的認(rèn)識(shí),理解靜電場(chǎng)力的性質(zhì)和能的性質(zhì);2、能夠熟練地解決帶電粒子在恒定的電場(chǎng)以及一些變化的電場(chǎng)中的加速和偏轉(zhuǎn)問(wèn)題;3、能夠熟練地解決帶電物體在靜電場(chǎng)和重力場(chǎng)所構(gòu)成的復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題.知識(shí)點(diǎn)一、電勢(shì)能1.電勢(shì)能:電荷在電場(chǎng)中具有的勢(shì)能,用Ep表示.2.靜電力做功與電勢(shì)能變化的關(guān)系:靜電力做的功等于電勢(shì)能的減少量.表達(dá)式:WAB=EpA-EpB=-Ep(1)靜電力做正功,電勢(shì)能減少;(2)靜電力做負(fù)功,電勢(shì)能增加.3.電勢(shì)能的大?。弘姾稍谀滁c(diǎn)(A點(diǎn))的電勢(shì)能,等于把它從這點(diǎn)移動(dòng)到零勢(shì)能位置時(shí)靜電力做的功EpA=WA0.4.電勢(shì)能具有相對(duì)性電勢(shì)能零點(diǎn)的規(guī)定:通常把電荷在離場(chǎng)源電荷無(wú)限遠(yuǎn)處或把電荷在大地表面的電勢(shì)能規(guī)定為零.5.電勢(shì)能是標(biāo)量,有正負(fù)但沒(méi)有方向.在同一電場(chǎng)中,電勢(shì)能為正值表示電勢(shì)能大于零勢(shì)能點(diǎn)的電勢(shì)能,電勢(shì)能為負(fù)值表示電勢(shì)能小于零勢(shì)能點(diǎn)的電勢(shì)能.知識(shí)點(diǎn)二:電勢(shì)1.定義:電荷在電場(chǎng)中某一點(diǎn)的電勢(shì)能與它的電荷量之比.2.公式:φ=eq\f(Ep,q).3.單位:國(guó)際單位制中,電勢(shì)的單位是伏特,符號(hào)是V,1V=1J/C.4.電勢(shì)高低的判斷:(1)沿著電場(chǎng)線的方向電勢(shì)逐漸降低.(2)由φ=eq\f(Ep,q)知,對(duì)于正電荷,電勢(shì)能越大,所在位置的電勢(shì)越高;對(duì)于負(fù)電荷,電勢(shì)能越小,所在位置的電勢(shì)越高.5.電勢(shì)的相對(duì)性:只有規(guī)定了零電勢(shì)點(diǎn)才能確定某點(diǎn)的電勢(shì),一般選大地或離場(chǎng)源電荷無(wú)限遠(yuǎn)處的電勢(shì)為0.6.電勢(shì)是標(biāo)量,只有大小,沒(méi)有方向,但有正、負(fù)之分,同一電場(chǎng)中電勢(shì)為正表示比零電勢(shì)高,電勢(shì)為負(fù)表示比零電勢(shì)低.知識(shí)點(diǎn)三:帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)知識(shí)點(diǎn)一:帶電粒子在電場(chǎng)中的加速運(yùn)動(dòng)(1)帶電粒子在任何靜電場(chǎng)中的加速問(wèn)題,都可以運(yùn)用動(dòng)能定理解決,即帶電粒子在電場(chǎng)中通過(guò)電勢(shì)差為UAB的兩點(diǎn)時(shí)動(dòng)能的變化是,則(2)帶電粒子在靜電場(chǎng)和重力場(chǎng)的復(fù)合場(chǎng)中的加速,同樣可以運(yùn)用動(dòng)能定理解決,即(W為重力和電場(chǎng)力以外的其它力的功)(3)帶電粒子在恒定場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的計(jì)算方法帶電粒子在恒力場(chǎng)中受到恒力的作用,除了可以用動(dòng)能定理解決外還可以由牛頓第二定律以及勻變速直線運(yùn)動(dòng)的公式進(jìn)行計(jì)算.知識(shí)點(diǎn)二:帶電粒子在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題(定量計(jì)算通常是在勻強(qiáng)電場(chǎng)中,并且大多數(shù)情況是初速度方向與電場(chǎng)線方向垂直)(1)運(yùn)動(dòng)性質(zhì):受到恒力的作用,初速度與電場(chǎng)力垂直,做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng).(2)常用的關(guān)系:(U為偏轉(zhuǎn)電壓,d為兩平行金屬板間的距離或沿著電場(chǎng)線方向運(yùn)動(dòng)的距離,L為偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的寬度(或者是平行板的長(zhǎng)度),v0為經(jīng)加速電場(chǎng)后粒子進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)的初速度.)帶電粒子離開(kāi)電場(chǎng)時(shí):沿電場(chǎng)線方向的速度;垂直電場(chǎng)線方向的速度合速度大小是:方向是:離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)沿電場(chǎng)線方向發(fā)生的位移知識(shí)點(diǎn)三:帶電微?;蛘邘щ娢矬w在靜電場(chǎng)和重力場(chǎng)的復(fù)合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)的能量守恒(1)帶電物體只受重力和靜電場(chǎng)力作用時(shí),電勢(shì)能、重力勢(shì)能以及動(dòng)能相互轉(zhuǎn)化,總能量守恒,即(2)帶電物體除受重力和靜電場(chǎng)力作用外,如果還受到其它力的作用時(shí),電勢(shì)能、重力勢(shì)能以及動(dòng)能之和發(fā)生變化,此變化量等于其它力的功,這類(lèi)問(wèn)題通常用動(dòng)能定理來(lái)解決.一、考點(diǎn)一、靜電力做功的特點(diǎn)1.如圖,勻強(qiáng)電場(chǎng)中有A、B、C三個(gè)點(diǎn),將試探電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)、再?gòu)腂點(diǎn)移到C點(diǎn),電場(chǎng)力做功為W;則將該電荷沿直線由A點(diǎn)移到C點(diǎn),電場(chǎng)力做功(

)A.小于W B.等于W C.大于W D.無(wú)法與W相比【答案】B【詳解】電場(chǎng)力做功與路徑無(wú)關(guān),將試探電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)、再?gòu)腂點(diǎn)移到C點(diǎn),電場(chǎng)力做功為W;則將該電荷沿直線由A點(diǎn)移到C點(diǎn),電場(chǎng)力做功也為W。故選B。2.在勻強(qiáng)電場(chǎng)中有A、B兩點(diǎn),將一電荷量為q的正電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn),第一次沿直線AB移動(dòng)該電荷,電場(chǎng)力做功為W1;第二次沿路徑ACB移動(dòng)該電荷,電場(chǎng)力做功W2;第三次沿曲線ADB移動(dòng)該電荷,電場(chǎng)力做功為W3,則()A.W1>W2>W3 B.W1<W2<W3C.W1=W2=W3 D.W1=W2>W3【答案】C【詳解】電場(chǎng)力做功與路徑無(wú)關(guān),只與兩點(diǎn)間的電勢(shì)差有關(guān),則無(wú)論沿哪個(gè)路徑從A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn),電場(chǎng)力做功相等,均為故選C。3.在電場(chǎng)中移動(dòng)電荷時(shí),電場(chǎng)力所做的功與電荷的運(yùn)動(dòng)路徑(選填“有關(guān)”或“無(wú)關(guān)”);電場(chǎng)中沿著電場(chǎng)線方向電勢(shì)逐漸(選填“升高”或“降低”)?!敬鸢浮繜o(wú)關(guān)降低【詳解】[1][2]電場(chǎng)力所做的功與電荷的運(yùn)動(dòng)路徑無(wú)關(guān),電場(chǎng)中沿著電場(chǎng)線方向電勢(shì)逐漸降低。4.如圖所示,在場(chǎng)強(qiáng)大小為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,將電荷量為+q的點(diǎn)電荷由A點(diǎn)沿直線移至B點(diǎn),AB間的距離為L(zhǎng),AB方向與電場(chǎng)方向成60°角,求:(1)點(diǎn)電荷所受電場(chǎng)力的大小;(2)在此過(guò)程中電場(chǎng)力做的功。【答案】(1)qE;(2)【詳解】(1)勻強(qiáng)電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)處處相同,大小均為E,點(diǎn)電荷所受電場(chǎng)力的大?。?)在A到B過(guò)程中電場(chǎng)力是恒力,在此過(guò)程中電場(chǎng)力做的功二、考點(diǎn)二、利用功能關(guān)系計(jì)算電場(chǎng)力做的功及電勢(shì)能的變化5.一點(diǎn)電荷從電場(chǎng)中的a點(diǎn)移到b點(diǎn)時(shí),電場(chǎng)力做功為零,則()A.a(chǎn)、b兩點(diǎn)的電勢(shì)一定相等B.電荷一定沿等勢(shì)面移動(dòng)C.a(chǎn)、b兩點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)一定相等D.電荷所受電場(chǎng)力始終垂直于移動(dòng)方向【答案】A【詳解】A.點(diǎn)電荷從電場(chǎng)中的a點(diǎn)移到b點(diǎn)時(shí),電場(chǎng)力做功為零,可知電勢(shì)能的變化為零,可知a、b兩點(diǎn)的電勢(shì)一定相等,選項(xiàng)A正確;BD.電荷不一定沿等勢(shì)面移動(dòng),電荷所受電場(chǎng)力不一定始終垂直于移動(dòng)方向,選項(xiàng)BD錯(cuò)誤;C.a(chǎn)、b兩點(diǎn)的電勢(shì)相等,但是場(chǎng)強(qiáng)不一定相等,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;故選A。6.下列說(shuō)法中正確的有()A.電勢(shì)差與電場(chǎng)對(duì)檢驗(yàn)電荷所做的功成正比,與檢驗(yàn)電荷的電量成反比B.把電荷從高電勢(shì)處移到低電勢(shì)處,其電勢(shì)能必減少C.順著電場(chǎng)線不論是移動(dòng)正電荷還是負(fù)電荷,其電勢(shì)能都減少D.電場(chǎng)強(qiáng)度越大的地方,相鄰等勢(shì)面的間距越小【答案】D【詳解】A.電勢(shì)差由電場(chǎng)本身決定,與電場(chǎng)對(duì)檢驗(yàn)電荷所做的功、檢驗(yàn)電荷無(wú)關(guān),故A錯(cuò)誤;B.把負(fù)電荷從高電勢(shì)處移到低電勢(shì)處,其電勢(shì)能增加,故B錯(cuò)誤;C.順著電場(chǎng)線移動(dòng)正電荷,電場(chǎng)力做正功,其電勢(shì)能減少,負(fù)電荷相反,故C錯(cuò)誤;D.根據(jù)可知,電場(chǎng)強(qiáng)度越大的地方,相鄰等勢(shì)面的間距越小,故D正確;故選D。7.將一個(gè)電荷量為的電荷從無(wú)窮遠(yuǎn)處移到電場(chǎng)中的A點(diǎn)時(shí),電荷的電勢(shì)能為,此過(guò)程中電場(chǎng)力做功J;若再將此電荷從A移動(dòng)到B,電場(chǎng)力做功為,則它在B點(diǎn)的電勢(shì)是V(保留兩位有效數(shù)字)。【答案】-37【詳解】[1]電場(chǎng)力對(duì)電荷做的功等于電勢(shì)能的變化量的負(fù)值,所以從無(wú)窮遠(yuǎn)處到A點(diǎn)電場(chǎng)力對(duì)電荷做的功為[2]同理可得代入數(shù)據(jù)解得JB點(diǎn)的電勢(shì)8.如圖所示,電量為2×10-6C的負(fù)點(diǎn)電荷在電場(chǎng)中A點(diǎn)受到的電場(chǎng)力大小為4×10-4N,則A點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)為N/C;若將此電荷移至B點(diǎn),則電荷的電勢(shì)能將(選填“增大”、“不變”或“減小”)。【答案】200增大【詳解】[1]A點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)為[2]若將此電荷移至B點(diǎn),則電場(chǎng)力做負(fù)功,則電荷的電勢(shì)能將增大。三、考點(diǎn)三、電勢(shì)的概念、定義式、單位和物理意義9.處于勻強(qiáng)電場(chǎng)中的點(diǎn)電荷,僅在電場(chǎng)力作用下,由靜止開(kāi)始移動(dòng)時(shí),它一定()A.從電勢(shì)較高處向電勢(shì)較低處移動(dòng) B.從電勢(shì)較低處向電勢(shì)較高處移動(dòng)C.從電勢(shì)能較大處向電勢(shì)能較小處移動(dòng) D.從電勢(shì)能較小處向電勢(shì)能較大處移動(dòng)【答案】C【詳解】A.處于勻強(qiáng)電場(chǎng)中的點(diǎn)電荷,僅在電場(chǎng)力作用下,由靜止開(kāi)始移動(dòng)時(shí),電場(chǎng)力一定做正功,由功能關(guān)系可知,電勢(shì)能一定降低,但由于點(diǎn)電荷電性未知,故不一定從電勢(shì)較高處向電勢(shì)較低處移動(dòng),也不一定從電勢(shì)較低處向電勢(shì)較高處移動(dòng),故A錯(cuò)誤;B.以上分析可知,點(diǎn)電荷也不一定從電勢(shì)較低處向電勢(shì)較高處移動(dòng),故B錯(cuò)誤;C.由靜止開(kāi)始移動(dòng)時(shí),電場(chǎng)力一定做正功,由功能關(guān)系可知,電勢(shì)能一定降低,故從電勢(shì)能較大處向電勢(shì)能較小處移動(dòng),故C正確;D.以上分析可知,點(diǎn)電荷不可能從電勢(shì)能較小處向電勢(shì)能較大處移動(dòng),故D錯(cuò)誤。故選C。10.下列各物理量的定義式正確的是()A.加速度 B.功率C.電勢(shì) D.電場(chǎng)強(qiáng)度【答案】C【詳解】A.加速度定義式故A錯(cuò)誤;B.功率定義式故B錯(cuò)誤;C.電勢(shì)定義式故C正確;D.電流強(qiáng)度定義式故D錯(cuò)誤。故選C。11.下列物理量關(guān)系中不具有類(lèi)比關(guān)系的是(

)A.重力場(chǎng)中的高度與電場(chǎng)中的電勢(shì)B.重力場(chǎng)中物體的質(zhì)量與電場(chǎng)中帶電體的電量C.重力場(chǎng)中的重力加速度與電場(chǎng)中的電場(chǎng)強(qiáng)度D.重力場(chǎng)中物體的重力勢(shì)能與電場(chǎng)中帶電體的電勢(shì)能【答案】A【詳解】電場(chǎng)力公式,重力公式;重力做功,導(dǎo)致重力勢(shì)能變化,重力勢(shì)能為電場(chǎng)力做功,導(dǎo)致電勢(shì)能變化,而電勢(shì)能為因此由上可知,重力場(chǎng)中的重力加速度與電場(chǎng)中的電場(chǎng)強(qiáng)度;重力場(chǎng)中物體的質(zhì)量與電場(chǎng)中帶電體的電量;重力場(chǎng)中物體的重力勢(shì)能與電場(chǎng)中帶電體的電勢(shì)能,具有類(lèi)比關(guān)系,重力場(chǎng)中的高度與電場(chǎng)中的電勢(shì)不具有類(lèi)比關(guān)系。故選A。12.在點(diǎn)電荷形成的電場(chǎng)中有一點(diǎn)A,當(dāng)一個(gè)的檢驗(yàn)電荷從電場(chǎng)的無(wú)限遠(yuǎn)處被移到電場(chǎng)中的A點(diǎn)時(shí),電場(chǎng)力做的功為,則檢驗(yàn)電荷在A點(diǎn)的電勢(shì)能及電場(chǎng)中A點(diǎn)的電勢(shì)分別為(規(guī)定無(wú)限遠(yuǎn)處電勢(shì)能為0)()A., B.,C., D.,【答案】A【詳解】依題意,的檢驗(yàn)電荷從電場(chǎng)的無(wú)限遠(yuǎn)處被移到電場(chǎng)中的A點(diǎn)時(shí),電場(chǎng)力做的功為W,則電荷的電勢(shì)能減小W,無(wú)限遠(yuǎn)處電荷的電勢(shì)能為零,則電荷在A點(diǎn)的電勢(shì)能為A點(diǎn)的電勢(shì)為故選A。四、考點(diǎn)四、ψ-x圖像的物理意義13.沿空間某直線建立軸,該直線上的靜電場(chǎng)方向沿軸,某點(diǎn)電勢(shì)的隨位置變化的圖像如圖所示,一電荷量為帶負(fù)電的試探電荷,經(jīng)過(guò)點(diǎn)時(shí)動(dòng)能為1.5eV,速度沿軸正方向,若該電荷僅受電場(chǎng)力,則其將()A.在處,電場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到最大值 B.經(jīng)過(guò)點(diǎn)時(shí)動(dòng)能為2.5eVC.能通過(guò)點(diǎn) D.能通過(guò)點(diǎn)【答案】B【詳解】A.圖像上某點(diǎn)切線斜率的絕對(duì)值表示電場(chǎng)強(qiáng)度,根據(jù)圖像,在處,切線斜率為0,即電場(chǎng)強(qiáng)度為0,故A錯(cuò)誤;B.到,根據(jù)動(dòng)能定理有解得故B正確;CD.根據(jù)圖像可知,與位置的電勢(shì)均為假設(shè)試探電荷能夠到達(dá)該位置,根據(jù)動(dòng)能定理有解得動(dòng)能不符合要求,可知假設(shè)不成立,即試探電荷不能夠通過(guò)與位置,故CD錯(cuò)誤。故選B。14.如圖甲所示,一條電場(chǎng)線與Ox軸重合,取O點(diǎn)電勢(shì)為零,Ox方向上各點(diǎn)的電勢(shì)φ隨x變化的情況如圖乙所示,若在O點(diǎn)由靜止釋放一電子,電子僅受電場(chǎng)力的作用,則()

A.電子沿Ox的負(fù)方向運(yùn)動(dòng)B.電子的電勢(shì)能將增大C.電子運(yùn)動(dòng)的加速度恒定D.電子運(yùn)動(dòng)的加速度先減小后增大【答案】D【詳解】A.由圖看出,電勢(shì)逐漸升高,則電場(chǎng)線方向沿Ox負(fù)方向,電子所受的電場(chǎng)力沿Ox正方向,則電子將沿Ox正方向運(yùn)動(dòng)。故A不符合題意;B.由靜止釋放后,電場(chǎng)力對(duì)電子做正功,電子的電勢(shì)能將減小,故B錯(cuò)誤;CD.φ-x圖象的斜率大小等于電場(chǎng)強(qiáng)度,由幾何知識(shí)得知,斜率先減小后增大,則電場(chǎng)強(qiáng)度先減小后增大,則電子所受的電場(chǎng)力先減小后增大,電子運(yùn)動(dòng)的加速度先減小后增大,故C錯(cuò)誤,D正確。故選D。15.在電場(chǎng)中放置一光滑絕緣水平桌面,沿桌面上x(chóng)軸方向電勢(shì)分布如圖中實(shí)線所示。一質(zhì)量m=4×10-2kg、電量q=-2×10-6C的帶負(fù)電小球,以v0=2m/s的初速度在x0=-1m處沿x軸正方向運(yùn)動(dòng),則小球從開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到動(dòng)能最大時(shí)電場(chǎng)力所做的功為J;當(dāng)小球速度為零時(shí)其位置坐標(biāo)為m?!敬鸢浮?.042或-2【詳解】[1]x軸上從-3m到0電勢(shì)升高,則電場(chǎng)方向沿x軸負(fù)方向,x軸上從0到3m電勢(shì)降低,則電場(chǎng)方向沿x軸正方向,帶負(fù)電小球在x0=-1m處沿x軸正方向運(yùn)動(dòng),受到向右的電場(chǎng)力,電場(chǎng)力做正功,動(dòng)能增加,從0點(diǎn)向右運(yùn)動(dòng)過(guò)程中電場(chǎng)力向左,電場(chǎng)力做負(fù)功,小球動(dòng)能減小,所以小球在0點(diǎn)動(dòng)能最大,則小球從開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到動(dòng)能最大時(shí)電場(chǎng)力所做的功為[2]設(shè)小球速度為0時(shí),其坐標(biāo)為x,從初位置到速度為零的過(guò)程,根據(jù)動(dòng)能定理可得解得由圖像可知,小球速度為0時(shí),另一個(gè)位置坐標(biāo)為2m或-2m16.某空間的x軸上只存在沿此軸方向的靜電場(chǎng),x軸上各點(diǎn)電勢(shì)分布如圖。一帶電量為的粒子只在電場(chǎng)力作用下由x軸上某點(diǎn)無(wú)初速釋放,若粒子沿x軸運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的總能量恒為零,則粒子的活動(dòng)區(qū)間是;運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的最大動(dòng)能為?!敬鸢浮縖x2,x3]【詳解】[1][2]粒子帶負(fù)電荷,開(kāi)始時(shí)由電勢(shì)低處向電勢(shì)高處運(yùn)動(dòng),又粒子沿x軸運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的總能量恒為零,則開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)動(dòng)能為零,電勢(shì)能也為零,則粒子的活動(dòng)區(qū)間是[x2,x3];電勢(shì)最高時(shí),動(dòng)能最大,運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的最大動(dòng)能為。五、考點(diǎn)五、等量同種電荷連線中垂線和連線上的電場(chǎng)強(qiáng)度分布圖像17.如圖所示的四種電場(chǎng)中均有、兩點(diǎn),其中、兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)都相同的是()

A.甲圖中與點(diǎn)電荷等距的、兩點(diǎn)B.乙圖中兩等量異種點(diǎn)電荷連線的中垂線上與連線等距的、兩點(diǎn)C.丙圖中兩等量同種點(diǎn)電荷連線的中垂線上與連線等距的、兩點(diǎn)D.丁圖中勻強(qiáng)電場(chǎng)中的、兩點(diǎn)【答案】B【詳解】A.甲圖中與點(diǎn)電荷等距的a、b兩點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大小相等,方向不同,電勢(shì)相同,A錯(cuò)誤;B.乙圖中兩等量異種點(diǎn)電荷連線的中垂線上與連線等距的a、b兩點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)、電勢(shì)均相同,B正確;C.丙圖中兩等量同種點(diǎn)電荷連線的中垂線上與連線等距的a、b兩點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大小相等,方向不同,電勢(shì)相同,C錯(cuò)誤;D.丁圖中勻強(qiáng)電場(chǎng)中的a、b兩點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)相同,電勢(shì)不同,D錯(cuò)誤。故選B。18.如圖,等量正點(diǎn)電荷連線的中垂線上,放置兩檢驗(yàn)電荷a、b。取無(wú)窮遠(yuǎn)處為零勢(shì)能點(diǎn),以下描述a、b電荷的電勢(shì)能Ep與其所帶電量q的關(guān)系,可能正確的是()A. B.C. D.【答案】A【詳解】依題意,取無(wú)窮遠(yuǎn)處為零勢(shì)能點(diǎn),則有根據(jù)可知,當(dāng)q>0時(shí),有故選A。19.兩等量正電荷電場(chǎng)如圖所示,O點(diǎn)為兩電荷連線中點(diǎn),若以無(wú)窮遠(yuǎn)為零勢(shì)能面,下列各點(diǎn)電勢(shì)最高的是()A.a(chǎn)點(diǎn) B.b點(diǎn) C.c點(diǎn) D.O點(diǎn)【答案】C【詳解】電場(chǎng)線由正電荷出發(fā),到負(fù)電荷終止,沿著電場(chǎng)線方向電勢(shì)逐漸降低,離正電荷越近,電勢(shì)越高,故c點(diǎn)電勢(shì)最高。故選C。20.如圖所示,在兩等量同種點(diǎn)電荷的電場(chǎng)中,MN是兩電荷連線的中垂線,b是直線ac與MN的交點(diǎn),且a與c關(guān)于MN對(duì)稱(chēng),d是兩電荷連線上的一點(diǎn)。下列判斷正確的是()A.b點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)一定大于d點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)B.b點(diǎn)電勢(shì)一定大于d點(diǎn)電勢(shì)C.a(chǎn)、b兩點(diǎn)的電勢(shì)差Uab等于b、c兩點(diǎn)間的電勢(shì)差UbcD.試探電荷+q在a點(diǎn)的電勢(shì)能等于在c點(diǎn)的電勢(shì)能【答案】D【詳解】A.由于等量同種電荷,中間O點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)為零,在兩電荷連線中垂線上,從O點(diǎn)向外,場(chǎng)強(qiáng)先變大后變小,因此無(wú)法判斷b點(diǎn)、d點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大小,A錯(cuò)誤;B.如圖所示為等量同種電荷周?chē)碾妶?chǎng)線由于沿著電場(chǎng)線,電勢(shì)降低,因此可知而因此可得b點(diǎn)電勢(shì)一定小于d點(diǎn)電勢(shì),B錯(cuò)誤;C.根據(jù)對(duì)稱(chēng)性可知C錯(cuò)誤;D.根據(jù)對(duì)稱(chēng)性,a、c兩點(diǎn)電勢(shì)相等,根據(jù)可知試探電荷+q在a點(diǎn)的電勢(shì)能等于在c點(diǎn)的電勢(shì)能,D正確。故選D。六、考點(diǎn)六、計(jì)算帶電粒子穿越不同等勢(shì)面時(shí)電場(chǎng)力做功和能量變化21.某電場(chǎng)的等勢(shì)面如圖所示,圖中、、、、為電場(chǎng)中的5個(gè)點(diǎn),則()A.一正電荷從點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到點(diǎn),電場(chǎng)力做正功B.電子在點(diǎn)的電勢(shì)能為3eVC.點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度垂直于該點(diǎn)所在等勢(shì)面,方向向右D.點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小比點(diǎn)大【答案】A【詳解】A.根據(jù)電勢(shì)能與電勢(shì)關(guān)系一正電荷從點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到點(diǎn),電勢(shì)能減小,則電場(chǎng)力做正功,故A正確;B.電子在點(diǎn)的電勢(shì)能為eV故B錯(cuò)誤;C.沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)逐漸降低,點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度垂直于該點(diǎn)所在等勢(shì)面,方向向左,故C錯(cuò)誤;D.等電勢(shì)差越密集的地方,電場(chǎng)強(qiáng)度越大,則點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小比點(diǎn)小,故D錯(cuò)誤;故選A。22.靜電透鏡是利用靜電場(chǎng)使電子束會(huì)聚或發(fā)散的一種裝置。如圖所示,一電子在電場(chǎng)中僅受電場(chǎng)力的作用,實(shí)線描繪出了其運(yùn)動(dòng)軌跡,虛線表示等勢(shì)線,各等勢(shì)線關(guān)于y軸對(duì)稱(chēng),a、b、c、d分別是軌跡與等勢(shì)線的交點(diǎn)。a點(diǎn)與c點(diǎn)之間的電壓為V,已知電子在經(jīng)過(guò)a點(diǎn)時(shí)動(dòng)能為60eV,則電子在經(jīng)過(guò)等勢(shì)線d點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能為eV。【答案】60eV【詳解】[1]由電勢(shì)差的計(jì)算式,可得a點(diǎn)與c點(diǎn)之間的電壓為[2]由動(dòng)能定理可得由于可得23.某電場(chǎng)的等勢(shì)面如圖所示,圖中a、b、c、d、e為電場(chǎng)中的5個(gè)點(diǎn),a、b、c點(diǎn)中電場(chǎng)強(qiáng)度最小的點(diǎn)是。若一質(zhì)子從a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到d點(diǎn),則電場(chǎng)力做功為eV(,質(zhì)子的電荷量為)?!敬鸢浮俊驹斀狻縖1]根據(jù)等勢(shì)面與電場(chǎng)線的關(guān)系可知,等勢(shì)面密集的位置電場(chǎng)線也密集,電場(chǎng)強(qiáng)度大。a、b、c點(diǎn)中點(diǎn)處等勢(shì)面最稀疏,則電場(chǎng)強(qiáng)度最小的點(diǎn)是。[2]一質(zhì)子從a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到d點(diǎn),質(zhì)子帶正電,由電場(chǎng)力做功與電勢(shì)差的關(guān)系公式,可得電場(chǎng)力做功為24.電場(chǎng)中a、b、c三點(diǎn),帶電量為C的正電荷從a移到b電場(chǎng)力做功J,帶電量為C的負(fù)電荷從b移到c電場(chǎng)力做功J,則V,V,V?!敬鸢浮?00【詳解】[1]a、b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差[2]b、c兩點(diǎn)間的電勢(shì)差[3]a、c兩點(diǎn)間的電勢(shì)差七、考點(diǎn)七、帶電粒子在周期性變化電場(chǎng)中的直線運(yùn)動(dòng)25.在空間有正方向水平向右、大小按如圖所示的圖線變化的電場(chǎng),位于電場(chǎng)中A點(diǎn)的電子在t=0時(shí)速度為零,在t=1s時(shí),電子離開(kāi)A點(diǎn)的距離大小為l。那么在t=2s時(shí),電子將處在()A.A點(diǎn) B.A點(diǎn)左方l處C.A點(diǎn)右方2l處 D.A點(diǎn)左方2l處【答案】D【詳解】第1s內(nèi)電場(chǎng)方向水平向右,電子受到的靜電力方向水平向左,電子向左做勻加速直線運(yùn)動(dòng),位移為l,第2s內(nèi)電子受到的靜電力方向水平向右,由于電子此時(shí)有水平向左的速度,因而電子繼續(xù)向左做勻減速直線運(yùn)動(dòng),根據(jù)運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱(chēng)性,位移也是l,t=2s時(shí)總位移為2l,方向水平向左,故t=2s時(shí),電子處在A點(diǎn)左方2l處。故選D。26.如圖所示,兩平行金屬板分別加上如下列選項(xiàng)中的電壓,能使原來(lái)靜止在金屬板中央的電子(不計(jì)重力)有可能做往返運(yùn)動(dòng)的U-t圖像應(yīng)是(設(shè)兩板距離足夠大)()A. B.C. D.【答案】B【詳解】A.由圖像可知,電子先做勻加速直線運(yùn)動(dòng),時(shí)速度最大,從到T內(nèi)沿原運(yùn)動(dòng)方向做勻減速直線運(yùn)動(dòng),T時(shí)速度減為零,然后重復(fù)這種運(yùn)動(dòng),一直向一個(gè)方向運(yùn)動(dòng),故A錯(cuò)誤;B.由圖像可知,電子先做勻加速直線運(yùn)動(dòng),時(shí)速度最大,從到內(nèi)沿原運(yùn)動(dòng)方向做勻減速直線運(yùn)動(dòng),時(shí)速度減為零;從到反向做勻加速直線運(yùn)動(dòng),時(shí)速度最大,從到T內(nèi)沿反向做勻減速直線運(yùn)動(dòng),T時(shí)速度減為零,回到出發(fā)點(diǎn),然后重復(fù)往返運(yùn)動(dòng),故B正確;C.由圖像可知,電子0到做加速度增大的加速直線運(yùn)動(dòng),從到做加速度減小的加速直線運(yùn)動(dòng),時(shí)速度最大,從到做加速度增大的減速直線運(yùn)動(dòng),從到T做加速度減小的減速直線運(yùn)動(dòng),T時(shí)速度減為零,然后重復(fù)之前的運(yùn)動(dòng),一直向一個(gè)方向運(yùn)動(dòng),故C錯(cuò)誤;D.由圖像可知,電子0到做勻加速直線運(yùn)動(dòng),從到T內(nèi)做勻速運(yùn)動(dòng),然后重復(fù)加速直線運(yùn)動(dòng)和勻速運(yùn)動(dòng),一直向一個(gè)方向運(yùn)動(dòng),故D錯(cuò)誤。故選B。27.如圖所示,兩平行金屬板豎直放置,左極板接地,中間有小孔。右極板電勢(shì)隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖所示。電子原來(lái)靜止在左極板小孔處。(不計(jì)重力作用)下列說(shuō)法中正確的是()A.從t=0時(shí)刻釋放電子,電子將始終向右運(yùn)動(dòng),直到打到右極板上B.從t=0時(shí)刻釋放電子,電子可能在兩板間往復(fù)運(yùn)動(dòng)C.從時(shí)刻釋放電子,電子一定打到右極板上D.從時(shí)刻釋放電子,電子必將打到左極板上【答案】A【詳解】AB.若t=0時(shí)刻釋放電子,電子將重復(fù)先加速后減速,直到打到右極板,不會(huì)在兩板間往復(fù)運(yùn)動(dòng),所以A正確,B錯(cuò)誤;C.若從時(shí)刻釋放電子,電子先加速,再減速,有可能電子已達(dá)到右極板,若此時(shí)未達(dá)到右極板,則電子將在兩極板間往復(fù)運(yùn)動(dòng),所以C錯(cuò)誤;D.同理,若從時(shí)刻釋放電子,電子先加速,再減速,此時(shí)有可能電子已達(dá)到右極板,若此時(shí)未達(dá)到右極板,則電子將反向加速達(dá)到左極板,這取決于兩極間的距離,所以D錯(cuò)誤。故選A。28.如圖所示,間距為d的平行金屬板A、B豎直放置,且接有高壓直流電源,A板附近初速為0的電子在電場(chǎng)力的作用下從B板的小孔處以速度射向水平放置的平行金屬板C、D的正中央,金屬板C、D間的電勢(shì)差為U,最后電子在C板邊緣離開(kāi)電場(chǎng)。已知電子質(zhì)量為m,電量為e。求:(1)AB間的電勢(shì)差。(2)AB間的電場(chǎng)強(qiáng)度E。(3)判斷CD兩板的電勢(shì)高低。(4)電子離開(kāi)CD電場(chǎng)時(shí)的速度v的大小。【答案】(1);(2);(3)C板電勢(shì)高,D板電勢(shì)低;(4)【詳解】(1)電子從A到B,由動(dòng)能定理得AB間的電勢(shì)差(2)AB間的電場(chǎng)強(qiáng)度為(3)電子進(jìn)入CD兩板間,在電場(chǎng)力作用下向上偏轉(zhuǎn),電場(chǎng)力向上,電場(chǎng)方向向下,C板電勢(shì)高,D板電勢(shì)低;(4)電子在CD板間偏轉(zhuǎn),由動(dòng)能定理得電子離開(kāi)CD電場(chǎng)時(shí)的速度在現(xiàn)代科學(xué)實(shí)驗(yàn)和技術(shù)設(shè)備中,常常利用電場(chǎng)來(lái)控制帶電粒子的運(yùn)動(dòng)。利用電場(chǎng)使帶電粒子加速就是其中一種情況。一般情況下電子、質(zhì)子、離子等不用考慮重力,帶電顆粒,如塵埃、液滴、小球等,一般要考慮重力。29.某電場(chǎng)的電場(chǎng)線分布如圖所示,虛線為某帶電粒子只在靜電力作用下的運(yùn)動(dòng)軌跡,a、b、c是軌跡上的三個(gè)點(diǎn),則()A.粒子可能帶負(fù)電B.粒子一定是從a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)C.粒子在c點(diǎn)的速度可能大于在a點(diǎn)的速度D.粒子在c點(diǎn)的加速度一定大于在a點(diǎn)的加速度30.如圖,有三個(gè)質(zhì)量相等的帶電顆粒,分別帶正電、帶負(fù)電和不帶電,從兩水平放置的金屬板左側(cè)中央以相同的水平初速度先后射入電場(chǎng)中,最后落在正極板上的A、B、C三處,則()A.落在C處的帶電顆粒運(yùn)動(dòng)時(shí)間最短B.落到A處的帶電顆粒帶正電,落到C處的帶電顆粒帶負(fù)電C.三種帶電顆粒到達(dá)正極板時(shí)的速率相同D.三種帶電顆粒到達(dá)正極板時(shí)落在A的帶電顆粒機(jī)械能增大,落在C處的帶電顆粒機(jī)械能減小,落在B處的帶電顆粒機(jī)械能不變31.如圖,以О為圓心,半徑為R的圓形區(qū)域內(nèi)有豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)。質(zhì)量為m、電量為q的帶正電粒子在紙面內(nèi)自圓周上M點(diǎn)先后以不同的速率沿水平方向進(jìn)入電場(chǎng)。其中速率為v0的粒子,可從直徑MN上的N點(diǎn)穿出。直徑MN與水平方向的夾角α=53°,粒子重力不計(jì)。(1)求電場(chǎng)強(qiáng)度的大小;(2)以某一速率射入的粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間最長(zhǎng),求此粒子動(dòng)能的增加量。【答案】29.D30.D31.(1);(2)【解析】29.A.做曲線運(yùn)動(dòng)的物體,合力指向軌跡的內(nèi)側(cè),由此可知,帶電粒子受到靜電力的方向?yàn)檠刂妶?chǎng)線向左,所以粒子帶正電,故A錯(cuò)誤;B.根據(jù)題意無(wú)法確定粒子的運(yùn)動(dòng)方向,粒子可能是從a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn),也可能是從b點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到a點(diǎn),故B錯(cuò)誤;C.沿電場(chǎng)方向電勢(shì)降低,所以a點(diǎn)電勢(shì)低于c點(diǎn)電勢(shì),所以粒子在a點(diǎn)的電勢(shì)能小于c點(diǎn)電勢(shì)能,則粒子在a點(diǎn)的動(dòng)能大于c點(diǎn)的動(dòng)能,a點(diǎn)的速度大于c點(diǎn)速度,故C錯(cuò)誤;D.由電場(chǎng)線的分布特點(diǎn)可知,a點(diǎn)電場(chǎng)線較c點(diǎn)疏,則a點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度較小,粒子所受電場(chǎng)力較小,加速度較小,故D正確。故選D。30.A.根據(jù)題意,三種顆粒在水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng),則三種顆粒水平速度相同,則水平位移較大的顆粒運(yùn)動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng),所以故A錯(cuò)誤;B.顆粒在豎直方向都做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)到下極板時(shí),在豎直方向的位移相同,根據(jù)可知由此可知所以,落到A處的帶電顆粒帶負(fù)電,落到C處的帶電顆粒帶正電,落到B處的顆粒不帶電,故B錯(cuò)誤;CD.三種顆粒下落過(guò)程中有重力、電場(chǎng)力做功,初動(dòng)能相等,根據(jù)動(dòng)能定理可知,落到A處的粒子電場(chǎng)力做正功,落到B處的粒子電場(chǎng)力不做功,落到C處的粒子電場(chǎng)力做負(fù)功,則所以三種顆粒達(dá)到正極板時(shí)的速率不相同,且三種帶電顆粒到達(dá)正極板時(shí)落在A的帶電顆粒機(jī)械能增大,落在C處的帶電顆粒機(jī)械能減小,落在B處的帶電顆粒機(jī)械能不變,故C錯(cuò)誤,D正確。故選D。31.(1)設(shè)從N點(diǎn)穿出電場(chǎng)的粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t,粒子做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng),則聯(lián)立解得(2)從P點(diǎn)離開(kāi)電場(chǎng)的粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間最長(zhǎng),如圖所示設(shè)初速度大小為v1,從M到P點(diǎn)過(guò)程中,由動(dòng)能定理可得所以自電場(chǎng)的能量電場(chǎng)能的性質(zhì)主要體現(xiàn)在電場(chǎng)力對(duì)電荷做功的能力上。當(dāng)電荷在電場(chǎng)中移動(dòng)時(shí),電場(chǎng)力會(huì)對(duì)電荷做功,說(shuō)明電場(chǎng)具有能量。這種能量可以通過(guò)電場(chǎng)力對(duì)電荷做的功來(lái)衡量。32.某一區(qū)域的電場(chǎng)線分布如圖所示,A、、是電場(chǎng)中的三個(gè)點(diǎn)。則下列說(shuō)法正確的是(

)A.A、、三點(diǎn)的電勢(shì)關(guān)系為B.A、、三點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小關(guān)系為C.A、、三點(diǎn)中,電子在點(diǎn)的電勢(shì)能最大D.質(zhì)子從點(diǎn)移到A點(diǎn)比從A點(diǎn)移到點(diǎn)電場(chǎng)力做功少33.某電場(chǎng)的三條等勢(shì)線為關(guān)于軸對(duì)稱(chēng)的橢圓,如圖所示,、、為等勢(shì)線上的3個(gè)點(diǎn),其電勢(shì)分別為,,,為的中點(diǎn)。一質(zhì)子僅受電場(chǎng)力作用從點(diǎn)由靜止釋放,下列說(shuō)法正確的是(

)A.沿軸正方向電勢(shì)一直降低 B.質(zhì)子從到的過(guò)程中加速度減小,速度增大C.點(diǎn)的電勢(shì)大于 D.質(zhì)子運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能為34.如圖所示,虛線O、A、B、C、D是某勻強(qiáng)電場(chǎng)中的5個(gè)平行且均相距的等勢(shì)面,一電子經(jīng)過(guò)O時(shí)的動(dòng)能為,從O到C的過(guò)程中克服電場(chǎng)力所做的功為,電子運(yùn)動(dòng)軌跡如圖中實(shí)線所示。已知等勢(shì)面A的電勢(shì)為,電子經(jīng)過(guò)等勢(shì)面C時(shí)的速率為,求:(1)等勢(shì)面B的電勢(shì)及該勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度的大??;(2)該電子經(jīng)過(guò)等勢(shì)面C時(shí)的電勢(shì)能;(3)該電子經(jīng)過(guò)等勢(shì)面A時(shí)速度的大小?!敬鸢浮?2.C33.CD34.(1)0V,100V/m;(2);(3)?!窘馕觥?2.A.根據(jù)沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)逐漸降低,可知故A錯(cuò)誤;B.根據(jù)電場(chǎng)線的疏密程度表示電場(chǎng)的強(qiáng)弱,可知故B錯(cuò)誤;C.根據(jù)因負(fù)電荷在電勢(shì)低的點(diǎn),電勢(shì)能越大,根據(jù),可知電子在C點(diǎn)的電勢(shì)能最大,故C正確;D.根據(jù)電場(chǎng)力做功公式由圖可知,,故可知正電荷從B點(diǎn)移到A點(diǎn)比從A點(diǎn)移到C點(diǎn)電場(chǎng)力做功大,故D錯(cuò)誤。故選C。33.A.等勢(shì)線為橢圓,則沿x軸正方向電勢(shì)先降低,再升高,故A錯(cuò)誤;B.等勢(shì)線密集的地方場(chǎng)強(qiáng)越大,則質(zhì)子從a到d的過(guò)程中電場(chǎng)力增大,根據(jù)牛頓第二定律可知加速度增大,電場(chǎng)力做正功,動(dòng)能增大,速度增大,故B錯(cuò)誤;C.從a到c電場(chǎng)強(qiáng)度逐增大,則有且可得故C正確;D.質(zhì)子僅受電場(chǎng)力作用,從a點(diǎn)由靜止釋放,根據(jù)動(dòng)能定理得代入數(shù)據(jù)解得故D正確。故選CD。34.(1)因等勢(shì)面間距相等,根據(jù)可知相鄰虛線之間電勢(shì)差相等,電子由O到C,根據(jù)動(dòng)能定理有解得電子由O到C,電場(chǎng)力做負(fù)功,故電場(chǎng)線方向向右,沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)降低,設(shè)OA之間的電勢(shì)差為U,根據(jù)相鄰虛線之間電勢(shì)差相等,則有解得因等勢(shì)面A的電勢(shì)為2V,根據(jù)解得同理,可得各虛線電勢(shì)如圖所示電場(chǎng)強(qiáng)度的大小為(2)由上圖可知,,故電子在C時(shí)的電勢(shì)能為(3)電子從O到A,根據(jù)動(dòng)能定理有代入數(shù)據(jù)解得電子從O到C,根據(jù)動(dòng)能定理有解得聯(lián)立解得看不見(jiàn)但的確存在的場(chǎng)電場(chǎng)是電荷周?chē)臻g里存在的一種特殊物質(zhì)。電場(chǎng)的基本性質(zhì)是對(duì)放入其中的電荷有力的作用,電荷或者帶電體之間的庫(kù)侖力就是通過(guò)電場(chǎng)實(shí)現(xiàn)的,為了更直觀地研究電場(chǎng),我們引入了電場(chǎng)線這個(gè)模型,并用電場(chǎng)強(qiáng)度這個(gè)物理量來(lái)描述電場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向。35.如圖所示,虛線、、代表電場(chǎng)中的三條電場(chǎng)線,實(shí)線為一帶負(fù)電的粒子僅在電場(chǎng)力作用下通過(guò)該區(qū)域時(shí)的運(yùn)動(dòng)軌跡,、是這條軌跡上的兩點(diǎn),由此可知(

)A.該電場(chǎng)有可能由負(fù)點(diǎn)電荷形成B.帶電粒子在點(diǎn)時(shí)的加速度小于在點(diǎn)時(shí)的加速度C.帶電粒子在點(diǎn)時(shí)的速度小于在點(diǎn)時(shí)的速度D.帶電粒子在點(diǎn)時(shí)的電勢(shì)能小于在點(diǎn)時(shí)的電勢(shì)能36.真空中兩個(gè)帶等量異種電荷的點(diǎn)電荷A、B周?chē)碾妶?chǎng)分布情況(電場(chǎng)線方向未標(biāo)出)如圖所示。已知A帶正電、B帶負(fù)電,點(diǎn)為A、B兩點(diǎn)電荷連線的中點(diǎn),、為兩點(diǎn)電荷連線的中垂線上的兩點(diǎn),且。下列說(shuō)法正確的是(

)A.A、B連線的中垂線上的所有電場(chǎng)強(qiáng)度方向不一定相同B.將一帶負(fù)電的小球從點(diǎn)由靜止釋放,它將沿做勻加速直線運(yùn)動(dòng)C.點(diǎn)的電勢(shì)與點(diǎn)的電勢(shì)相等D.、、三點(diǎn)中,點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度最小37

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